15. Передача электрической энергии по проводам.

Падение напряжения в проводах линии. Передача электрической энергии от источника 1 (рис. 23) к приемнику 2 происходит по проводам, образующим электрическую линию. При передаче энергии возникает потеря ( падение ) напряжения в проводах линии

∆U_л = IR_л ,

где:R_л — сопротивление проводов линии.

Врезультате этого напряжениеU₂ в конце электрической линии ока-зывается меньше напряжения U₁ в начале линии. Потеря напряжения в проводах линии ∆U_л не является постоянной величиной, она изменяется в зависимости от силы тока нагрузки от нуля до макси-мальной. Кроме того, она зави-сит от сопротивления R_л проводов линии, а следовательно т. е. от их удельной проводимости ρ, площади поперечного сечения s и длины линии l.

На метрополитене и электрифицированных железных дорогах одним из проводов, соединяющих тяговую подстанцию с потребителем — электрическим подвижным составом, является контактный рельс (на железных дорогах – контактный провод), а другим — рельсы. Поэтому под потерей напряжения в проводах ∆U_л в этом случае понимается суммарная потеря напряжения в контактной сети и рельсах. Потеря напряжения в линии увеличивается по мере удаления от тяговой подстанции, в соответствии с этим уменьшается и напряжение на его токоприемнике.

Контрольные вопросы:

1. Что такое электрическое поле?

2. Что такое электрический ток?

3. Как образуется электрическая цепь и из каких частей она состоит?

4. Какова физическая природа электрического тока в металлических проводниках и при каких условиях он возникает?

5. Какова физическая природа электрического сопротивления и в каких единицах оно измеряется?

6. От чего зависит электрическое сопротивление прямолинейных проводников?

7. Как делятся вещества по проводимости электрического тока?

8. Сформулируйте закон Ома для электрической цепи и отдельного ее участка.

9. Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа.

10. В каких режимах может работать электрическая цепь?

11. Для чего применяют резисторы и реостаты и из чего они изготовляются?

12. Как определить эквивалентное сопротивление цепи при последовательном, параллельном и смешанном соединениях резисторов?

13. Что такое тепловое действие тока? От чего зависит количество теплоты?

14. Как определить работу, совершаемую электрическим током, и электрическую мощность? В каких единицах они измеряются?

Глава 2. Электромагнетизм и электромагнитная индукция

16. Магнитное поле и его основные характеристики.

При прохождении электрического тока по проводнику вокруг него образуется магнитное поле. Магнитное поле представляет собой один из видов энергии, которая проявляет себя в виде электромагнитных сил, действующих на движущиеся электрические заряды, а также на их потоки, т. е. электрический ток.

Под влиянием электромагнитных сил движущиеся заря-женные частицы отклоняются от своей траектории в направ-лении, перпендикуляр-ном полю (рис. 24). Магнитное поле обра-зуется только вокруг движущихся электри-ческих зарядов, и его действие распростра-

няется тоже лишь на

движущиеся заряды.

Графически магнитное поле изображают магнитными силовыми линиями, которые всегда являются непрерывными и замкнутыми.

Полюс постоянного магнита, из которого выходят силовые линии (рис. 25, а), принято считать северным, а в который входят — южным (силовые линии, проходящие внутри магнита, не показаны).

Основными характеристиками магнитного поля являются магнитная индукция, магнитный поток, магнитная проницаемость и напряженность магнитного поля.

Магнитная индукция и магнитный поток. Интенсивность магнитного поля, т. е. способность его производить работу, определяется величиной, называемой магнитной индукцией. Чем сильнее магнитное поле, тем большую индукцию оно имеет. Магнитную индукцию В можно характеризовать плотностью силовых магнитных линий, т. е. числом силовых линий, проходящих через единицу площади, расположенной перпендикулярно магнитному полю.

Магнитный поток Ф, проходящий через какую-либо поверхность, определяется общим числом магнитных силовых линий, пронизывающих эту поверхность,

Ф = ВS

где S — площадь поперечного сечения поверхности, через которую проходят магнитные силовые линии.

Отсюда следует, что магнитная индукция равна потоку, приходящемуся на единицу площади S поперечного сечения:

B = Ф/S.

В системе единиц СИ магнитный поток измеряется в веберах (Вб), эта единица имеет размерность В·с (вольт-секунда). Магнитная индукция в системе единиц СИ измеряется в теслах (Тл); 1 Тл = 1 Вб/м².

Магнитная проницаемость. Магнитная индукция зависит не только от силы тока, проходящего по проводнику или катушке, но и от свойств среды, в которой создается магнитное поле. Величиной, характеризующей магнитные свойства среды, служит магнитная проницаемость µ _а .

Напряженность магнитного поля. Напряженность Н не зависит от магнитных свойств среды, но учитывает влияние силы тока и формы проводников на интен-сивность магнитного поля.